GDSII

1. Definition: What is GDSII?

GDSII (Graphic Data System II) 是一種行業標準的檔案格式，主要用於半導體行業中的數位電路設計和版圖設計。它的主要作用是描述集成電路（IC）的幾何形狀和結構，並且在設計過程中提供一種有效的方式來傳遞和儲存這些信息。GDSII 檔案通常由設計工具生成，並且是將設計轉換為製造可行的版圖的關鍵步驟。

GDSII 的重要性在於它的廣泛應用性和兼容性。幾乎所有的 IC 設計工具都支持 GDSII 格式，這使得設計者能夠輕鬆地在不同的工具和平台之間傳遞數據。此外，GDSII 檔案還能夠被製造商用來生成光掩模（photomask），這是製造過程中不可或缺的一部分。這種格式的技術特徵包括其層次結構的支持、靈活的數據表示能力以及高效的數據儲存方式。

在使用 GDSII 時，設計者需要了解其結構和內容，包括圖形元素、層次信息、以及與設計相關的其他元數據。這樣的理解不僅有助於有效地創建和修改設計檔案，還能在後續的製造過程中減少錯誤和提高效率。因此，GDSII 不僅是一種檔案格式，更是半導體設計和製造過程中不可或缺的工具。

2. Components and Operating Principles

GDSII 檔案的組成部分可以分為幾個主要的類別，包括圖形元素、層、以及層次結構。每一個部分都在整體設計中扮演著關鍵的角色，並且相互之間有著密切的聯繫。

首先，GDSII 檔案中的圖形元素是用來描述設計中各種形狀和結構的基本單位。這些元素包括多邊形、圓形、以及其他幾何形狀，並且每個元素都可以被指定到特定的層上。層的概念是 GDSII 的核心，因為它允許設計者將不同的功能或結構分開，從而在製造過程中更好地管理和控制。

其次，GDSII 檔案的層次結構允許設計者以層次化的方式組織和管理圖形元素。這意味著設計者可以將複雜的設計分解為更小的部分，從而簡化設計過程。這種層次結構也使得在進行設計變更時能夠更方便地進行修改，因為設計者可以專注於某一特定層而不影響整體設計。

在操作原則方面，GDSII 檔案的讀取和寫入通常依賴於專業的設計工具和軟體。這些工具能夠解析 GDSII 格式，並將其轉換為設計者可視化的圖形界面。在這一過程中，工具會根據設計者的需求，對圖形元素進行編輯和調整，並最終生成更新的 GDSII 檔案。

2.1 Data Structures

GDSII 檔案的數據結構是其運作的基礎，主要由以下幾個部分組成：

• Header: 包含檔案的基本信息，如版本號和檔案長度。
• Structure Definitions: 定義了設計中的各種結構，包括其名稱和層次。
• Elements: 包含所有的圖形元素，每個元素都有其屬性和層信息。

這些數據結構共同作用，使得 GDSII 能夠高效地儲存和傳遞複雜的設計數據。

3. Related Technologies and Comparison

在半導體設計中，GDSII 與其他幾種技術和格式密切相關，特別是 LEF/DEF、OASIS 和 CIF。這些技術各有其特點和應用場景。

• LEF/DEF: LEF（Library Exchange Format）和 DEF（Design Exchange Format）主要用於描述 IC 的物理和邏輯設計。與 GDSII 不同，LEF/DEF 更加關注於元件的布局和互連，而不是具體的幾何形狀。這使得它們在設計階段非常有用，但在實際的製造過程中，GDSII 仍然是最常用的格式。

• OASIS: OASIS（Open Artwork System Interchange Standard）是一種較新的檔案格式，旨在取代 GDSII。OASIS 提供了更高的壓縮效率和更強的數據表示能力，特別是在處理大規模的設計時。然而，由於 GDSII 的廣泛應用和成熟度，OASIS 尚未完全取代 GDSII。

• CIF: CIF（Caltech Intermediate Form）是一種早期的檔案格式，主要用於描述 IC 的版圖。儘管 CIF 在某些情況下仍然被使用，但其功能和靈活性遠不及 GDSII。

在比較這些技術時，GDSII 的優勢在於其廣泛的兼容性和行業標準地位，這使得它成為大多數 IC 設計流程中的首選格式。儘管其他格式在某些方面可能提供更好的性能或功能，但 GDSII 的成熟和穩定性使其在實際應用中依然佔據主導地位。

4. References

• IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)
• SEMI (Semiconductor Equipment and Materials International)
• EDA Consortium (Electronic Design Automation Consortium)

5. One-line Summary

GDSII 是一種行業標準的檔案格式，廣泛用於半導體設計中，以描述集成電路的幾何形狀和結構。